高考化学高考题和高考模拟题分项版汇编专题13元素及其化合物知识的综合应用新人教版0626225

专题13 元素及其化合物知识的综合应用

1．【2017北京卷】（12分）SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。

（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：

① 尿素水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：____________。 ② 反应器中NH3还原NO2的化学方程式：____________。

③ 当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。

④ 尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60 g·mol）含量的方法如下：取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·LH2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·LNaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。

（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：

NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

?1

?1

?1

① 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。 ② 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。

1

③ 还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是NNO。将该反应的化学方程式补充完整：_______

【答案】（1）①CO(NH2)2+H2O

③2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4

催化剂15

15

□NNO+□H2O

7N2+12H2O

15

CO2+2NH3 ②8NH3+6NO2

3(2c1v1?c2v2)100a④

（2）①BaO ②8∶1 ③4NO+4NH3+3O2

15

4NNO+6H2O

15

守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4。④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10L× c1 mol·L-v2 ×10L×c2 mol·L×=（v1c1-v2c2）×10mol，则尿素的物质的量

-3

?1

-3

?1

-3

为（v1c1-v2c2）×10mol，尿素溶液中溶质的质量分数是[（v1c1-v2c2）×10mol×60g/mol]÷a

-3-3

3(2c1v1?c2v2)100ag×100%=

（2）①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为

。

N2，则储存NOx的物质是BaO。②由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16mol÷2=8mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8:1。③反应物有NO与NH3，结合产物中有水，可知还有另一反应物O2，反应中NH3是还原剂，NO与O2是氧化剂，因含氮产物均为NNO，则NO与NH3以1:1参加反应，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为4NO+4NH3+3O2

15

15

15

15

15

4NNO+6H2O。

15

【名师点睛】试题以SCR和NSR技术控制发动机的NOx排放为载体，重点考查化学方程式书写、化学

2

计算、氧化还原反应电子转移的应用等知识，考查考生的读图能力、计算能力和对试题的综合分析能力。注意读图时要结合题目要求展开，如图a，问题中“NOx的储存和还原。储存…..”，因此主要就是从图左到图右，BaO转变成Ba(NO3)2，Pt没有发生变化，所以BaO是储存NOx的试剂，而Pt没有变化则可能是该储存过程中的催化剂。该题涉及到方程式的书写较多，尤其是氧化还原反应方程式的配平是解答的难点。注意利用好“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，注意电子得失守恒的计算关系式，即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。

2．【2017天津卷】（14分）H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减

少这些有害气体的排放，回答下列方法中的问题。 Ⅰ．H2S的除去

方法1：生物脱H2S的原理为：H2S+Fe2(SO4)3 4FeSO4+ O2+2H2SO4

硫杆菌S↓+2FeSO4+H2SO4

2Fe2(SO4)3 +2H2O

5

（1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×10倍，该菌的作用是______________。 （2）由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为______________。若反应温度过高，反应速率

下降，其原因是______________。

方法2：在一定条件下，用H2O2氧化H2S

（3）随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化，氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时，氧化产物的

分子式为__________。 Ⅱ．SO2的除去

方法1（双减法）：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生

????Na2SO3溶液 NaOH溶液????②CaO①SO2（4）写出过程①的离子方程式：____________________________；CaO在水中存在如下转化：

3

CaO(s)+ H2O (l) Ca(OH)2(s)Ca(aq)+2OH(aq)

2+?

从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理____________________________________。 方法2：用氨水除去SO2

（5）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10，H2SO3的Ka1=1.3×10，Ka2=6.2×10。若氨水的浓度为2.0 mol·L，溶液中的c(OH)=_________________ mol·L。将SO2通入该氨水中，当c(OH)

2?降至1.0×10 mol·L时，溶液中的c(SO3)/c(HSO3)=___________________。

?7

?1

?1

?

?1

?

?5

?2

?8

?【答案】（1）降低反应活化能（或作催化剂）（2）30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性（或硫杆菌失去活性）

（3）H2SO4（4）2OH+SO2

?

2?+H2O SO32+?32?与Ca生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成 （5）6.0×10 0.62 SO3

（3）根据化合价升降，当n(H2O2)/n(H2S)=4时，4 mol H2O2转移8 mol电子，则1 mol H2S也转移8 mol电子，化合价从?2价升高到+6价，所以氧化产物为H2SO4。 （4）过程①是NaOH与SO2的反应，反应的离子方程式为2OH+SO2中的转化：CaO(s)+H2O(l)

2+

?

2?+H2O；根据CaO在水SO3Ca(OH)2(s)Ca(aq)+2OH(aq)，过程②中Na2SO3加入CaO

2+?

2?后，SO3与Ca生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成。

c(NH4+)c(OH?)?5?1（5）根据NH3·H2O的Kb=1.8×10可知， =1.8×10，当氨水的浓度为2.0 mol·L

c(NH3·H2O)

?5

时，溶液中的c(OH)= c(NH4)=1.8×10×2.0 mol·L =6.0×10 mol·L。根据H2SO3的

?

?5

-1

?3

?1

?c(H+)c(SO32-)?8??7?1+?7

Ka2=6.2×10可知， =6.2×10，当c(OH)降至1.0×10 mol·L，则c(H)=1.0×10 ?

c(HSO3)

?8

2?mol·L，溶液中的c(SO3)/c(HSO3)=0.62。

?1

?【名师点睛】本题以真实化学问题为载体，考查应用实践能力。从化学科学特点出发，牢牢把握化学

的应用性，广泛联系实际创设化学应用情境，引领考生正确认识化学对社会发展和人类进步的巨

4

大贡献，认识化学学科的价值。要求考生将基础化学、基本化学原理和方法运用到实际生产生活中，解释生活中相关的现象，解决工业生产的问题。题目中化学反应速率的影响因素，条件的选择，各种平衡常数的计算等为高频考点，掌握平衡的定量定性分析为解题的关键，注意平衡常数的应用。

3．【2017江苏卷】(12 分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。

（1）碱式氯化铜有多种制备方法

①方法1： 45 ~ 50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为_________________________。

②方法2： 先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M'的化学式为______。

3+

（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行

下列实验：①称取样品1.1160 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.1722 g；③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4 ~ 5，用浓度为0.08000 mol·L的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu (离子方程式为Cu+ H2Y

2?

?1

2+

2+

CuY+2H)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式

2?+

(写出计算过程)。

【答案】（1）①4CuCl + O2+ 8H2O

（2）n(Cl)=n(AgCl)×

?

2Cu2(OH)2Cl2·3H2O ②Fe

2+

100.00 mL0.1722 g100.00 mL?3

?==4.800×10mol -125.00 mL143.5 gmol25.00 mLn(Cu2+)=n(EDTA)×

?1

100.00 mL

25.00 mL?3

?1

=0.08000 mol·L×30.00 mL×10 L·mL×

100.00 mL?3

=9.600×10 mol

25.00 mLn(OH?)=2n(Cu2+)?n(Cl?)=2×9.600×10?3 mol－4.800×10?3 mol=1.440×10?2 mol

5

m(Cl?)=4.800×10?3 mol×35.5 g· mol ?1 =0.1704 g m(Cu2+)=9.600×10?3 mol×64 g· mol ?1 =0.6144 g m(OH?)=1.440×10?2 mol×17 g· mol ?1 =0.2448 g n(H2O)=

1.1160 g－0.1704 g－0.6144 g－0.2448 g?3

=4.800×10 mol -118gmola∶b∶c∶x = n(Cu2+)∶n(OH?)∶n(Cl?)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1

化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O

（2）由实验②可以求出该样品中所含Cl的物质的量，由氯离子守恒得：

?

n(Cl?)=n(AgCl)×

100.00 mL0.1722 g100.00 mL?3

?==4.800×10mol -125.00 mL143.5 gmol25.00 mL2+

2?

由实验③结合反应信息Cu+ H2YCuY+2H，可以求出样品中所含Cu元素的物质的量：

2?+

n(Cu2+)=n(EDTA)×

?1

100.00 mL

25.00 mL?3

?1

=0.08000 mol·L×30.00 mL×10 L·mL×再由化合物中电荷守恒得：

100.00 mL?3

=9.600×10 mol

25.00 mLn(OH?)=2n(Cu2+)?n(Cl?)=2×9.600×10?3 mol－4.800×10?3 mol=1.440×10?2 mol

分别求出这3种离子的质量，根据质量守恒，求出H2O的质量：

m(Cl?)=4.800×10?3 mol×35.5 g· mol ?1 =0.1704 g m(Cu2+)=9.600×10?3 mol×64 g· mol ?1 =0.6144 g m(OH?)=1.440×10?2 mol×17 g· mol ?1 =0.2448 g

再求出结晶水的物质的量：

n(H2O)=

1.1160 g－0.1704 g－0.6144 g－0.2448 g?3

=4.800×10 mol -118gmol最后求出各粒子的个数之比，写出化学式：

因为a∶b∶c∶x = n(Cu)∶n(OH)∶n(Cl)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1 ，所以该样品的化学式为

6

2+

?

?

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x5if.html